Tropical freshwater ostracodes as environmental indicators across an altitude gradient in Guatemala and Mexico

Detailed knowledge of species ecological preferences and robust taxonomy of paleobioindicators are prerequisites for accurate paleoclimate and paleoenvironmental studies. This study aims to expand the knowledge of modern, Neotropical freshwater ostracode fauna, across an altitudinal gradient from the karst lakes in the lowlands of El Petén, Guatemala (100-500 m.a.s.l.), to the mid-elevation lakes of the Lacandón forest (500-1 000 m.a.s.l.), to the higher-altitude lakes of Montebello, Chiapas, Mexico (1 000-1 500 m.a.s.l.). Eighteen ostracode species were identified in 24 lakes. Ostracodes were absent in Lakes Amarillo and Lacandón (mid-altitude), and San Diego (lowlands); probably explained by a structural difference of habitats and species interactions. Statistical analysis indicated that the most abundant species, Cypridopsis vidua (O.F. Müller, 1776), Cytheridella ilosvayi (Daday, 1905), Pseudocandona antillana (Broodbakker, 1983), and Darwinula stevensoni (Brady & Robertson, 1870) have a continuous distribution along the entire altitudinal gradient. Some species display more restricted distributions, determined by temperature, precipitation and conductivity. For example, Eucypris sp. is restricted to the lowlands, Vestalenula sp. and Cypria sp. were found only at middle elevations. Species diversity is slightly greater in lakes at middle altitudes (Haverage = 1.09) than in water bodies in the lowlands (Haverage = 0.94) and in cooler lakes in the highlands (Haverage = 0.94), suggesting that mid-elevation lakes have a high potential for harboring microrefugia. Locally weighted scatterplot smoothing (LOESS regressions) provided ecological preference information for the four most frequent and widely distributed species, with respect to temperature, conductivity, bicarbonate (HCO3 -) concentration, precipitation, and pH. Darwinula stevensoni suggest an association more to cooler temperatures and lower conductivities proving its high tolerance range. Cypridopsis vidua is associated with warm and low-rainfall environments, such as recorded in the lowlands of Guatemala, and can be used as a paleobioindicator of vegetated littoral zones, because we found it always associated to this section of lakes. Cytheridella ilosvayi show preferences for warm and humid conditions, whereas P. antillana prefer colder and humid environments. Such quantitative-ecological information will improve ostracode-based paleoenvironmental reconstructions in Southern Mexico and Northern Guatemala. In addition, our approach serves as a model for future paleoecological studies that employ other aquatic bioindicators, such as testate amoebae, cladocerans, and chironomids.

Los ostrácodos son microcrustáceos acuáticos, que poseen un caparazón bivalvo de carbonato de calcio que se puede preservar en los sedimentos de los ambientes lacustres. Debido a su alta sensibilidad a cambios ambientales y su alta potencialidad de fosilización, los ostrácodos son una herramienta útil para el estudio paleoclimático y paleoambiental, abarcando una temporalidad de décadas hasta millones de años. El conocimiento ecológico de las especies, así como su taxonomía son prerrequisitos para estos estudios. Sin embargo, esta información es aún escasa en diferentes regiones del mundo, incluyendo los Neotrópicos. Hasta el momento, se han realizado únicamente estudios en los lagos kársticos de las tierras bajas de la Península de Yucatán, en el norte del Neotrópico. Sin embargo, los lagos en altitudes medias y altas permanecen poco conocidos. El objetivo de este trabajo es aportar conocimiento de ostrácodos no-marinos neotropicales a lo largo de un gradiente altitudinal que va desde las tierras bajas de El Petén, Guatemala (100-500 m s.n.m.), incluyendo los lagos de tierras medias de la Selva Lacandona (500-1 000 m s.n.m.), hasta las tierras altas de Montebello, Chiapas, México (1 000-1 500 m s.n.m.). Dieciocho especies de ostrácodos se identificaron en 24 lagos, pero estuvieron ausentes en los lagos Amarillo y Lacandón (tierras medias) y San Diego (tierras bajas). La ausencia de ostrácodos podría explicarse por la falta de un muestreo estacional o por variables que no se consideraron en este estudio como sustrato, cobertura vegetal acuática e interacciones interespecíficas. Los análisis estadísticos indicaron que las especies más abundantes son: Cypridopsis vidua (O.F. Müller, 1776), Cytheridella ilosvayi (Daday, 1905), Pseudocandona antillana (Broodbakker, 1983) y Darwinula stevensoni (Brady & Robertson, 1870), con una distribución continua a lo largo del gradiente altitudinal. Algunas especies presentan una distribución más restringida, determinada por la temperatura, precipitación y conductividad. Por ejemplo, Eucypris sp. está restringida a las tierras bajas; mientras que Vestalenula sp. y Cypria sp. se encontraron únicamente en elevaciones medias. La diversidad de especies es ligeramente mayor en lagos cálidos a altitudes medias (Haverage = 1.09) que en las tierras bajas (Haverage = 0.94) y que en lagos de agua más fría en las tierras altas (Haverage = 0.94), sugiriendo que los lagos de tierras medias tienen un alto potencial para albergar micro-refugios. Las regresiones LOESS muestran las preferencias ecológicas de las cuatro especies más frecuentes y altamente distribuidas con respecto a la temperatura, conductividad, HCO3 -, precipitación y pH. Darwinula stevensoni se asocia a temperaturas frías y conductividades bajas, lo que evidencia su alto rango de tolerancia. Cypridopsis vidua se asocia con ambientes cálidos y de baja precipitación, como los registrados en las tierras bajas de Guatemala, y puede usarse como paleobioindicador de zonas de vegetación litoral. Cytheridella ilosvayi es un indicador de condiciones cálidas y húmedas, mientras que P. antillana de frías y húmedas. Esta información ecológica-cuantitativa se podrá utilizar como una herramienta para las reconstrucciones paleoambientales basadas en ostrácodos en el sur de México y norte de Guatemala. Además, este enfoque sirve como modelo para futuros estudios paleoecológicos que emplean otros bioindicadores acuáticos, como las amebas testadas, los cladóceros y los quironómidos.

Crustacean communities in coastal ephemeral pools in the Araucanía region (38° S, Chile) / Comunidades de crustáceos em lagoas efêmeras costeiras na região de Araucanía (38° S, Chile)

Abstract The fauna communities of ephemeral pools in southern Chile are characterized by heterogeneity of crustacean taxa; nevertheless, no detailed studies exist of their community structure. The aim of the present study was to analyze the crustacean community structure in two groups of ephemeral pools (Puaucho and Nigue pools) in the coastal zone of the Araucanía region. A correlation matrix was made by species abundance against temperature, conductivity, pH and total dissolved solids. In a second step, a null model for species co-occurrence was applied to the total data and to each group. The results for total data revealed a significant direct relation between the abundance of H. costera, C. dubia and Mesocyclops. For the Puaucho pools, the same results were found together with direct associations with total dissolved solids, conductivity and pH. Finally, different results were found for the Nigue pools, with no clear significant associations, either direct or indirect, between the abundance of different crustacean taxa and abiotic parameters. These results were supported by the co-occurrence null model analysis, which revealed the presence of regulator factors for the total data, and for each of the two groups. Ecological topics are discussed with emphasis on meta-community dynamics.

Resumo As comunidades faunísticas das lagoas efêmeras do sul do Chile são caracterizadas pela heterogeneidade dos seus táxons. Entretanto, estudos detalhados da sua estrutura de comunidade ainda não existem. O objetivo do presente estudo foi analisar a estrutura da comunidade de crustáceos em dois grupos de lagoas efêmeras (Puaucho e Nigue) na zona costeira da região de Araucanía. A matriz de correlação foi feita com a abundância das espécies em função da temperatura, condutividade, pH e sólidos totais dissolvidos. Num segundo passo, um modelo nulo para as espécies de coocorrência foi aplicado aos dados totais e para cada grupo. Os resultados para os dados totais revelaram uma relação direta e significativa entre a abundância de H. costera, C. dubia e Mesocyclops. Para as lagoas Puaucho, os mesmos resultados foram encontrados, juntamente com associações diretas com sólidos totais dissolvidos, condutividade e pH. Finalmente, diferentes resultados foram encontrados para as lagoas Nigue, sem associações significativas claras, diretas ou indiretas entre a abundância de diferentes táxons de crustáceos e parâmetros abióticos. Estes resultados foram suportados pela análise de modelo de coocorrência nula, a qual revelou a presença de fatores reguladores para o total de dados, e para cada um dos dois grupos. Temas ecológicos são discutidos com ênfase na dinâmica de meta-comunidade.

Non-marine ostracodes from highland lakes in East-central Mexico / Ostrácodos no-marinos de lagos en el altiplano este-centro de México

The ostracode fauna of the neartic-neotropical transitional zone has remained poorly known until this study. Ten ostracode species inhabit ten highland lakes (five maar lakes (phreatic/phreato-magmatic explosion origin), one volcanic-tectonic lake, three natural dams and one man-made dam) in East-central Mexico. Surface sediments from the deepest part and the littoral zone from all studied lakes were collected. Environmental variables (pH, temperature, dissolved oxygen, conductivity, TDS) were measured in situ and parallel water samples for chemical analysis were collected for habitat description. Widely distributed species in the study area (≥5 lakes) include Cypridopsis vidua, Darwinula stevensoni and Eucandona cf. patzcuaro. Limnocytherina axalapasco is an endemic species and was collected in three maar lakes and in one man-made dam. Rare species included: Chlamydotheca arcuata?, Fabaeformiscandona acuminata?, Ilyocypris gibba?, Limnocythere friabilis?, Potamocypris smaragdina? and Potamocypris unicaudata?. Highest species richness (6 spp.) was found in the large and shallow Lake Metztitlán (2.6km², 5.5m deep), with the lake water type HCO3->>SO4²->Cl--- Ca2+>Na+>Mg2+. The rest of studied lakes (<63m, <27km²) had not more than three species. For instance, only two ostracode species were collected in Lake Alchichica, which is the largest, deepest and most saline studied maar lake. Rev. Biol. Trop. 63 (2): 401-425. Epub 2015 June 01.

La fauna de ostrácodos de la zona de transición néartica-neotropical ha sido poco estudiada hasta este estudio. En el este-centro de México, habitan diez especies de ostrácodos en diez lagos: cinco lagos maar (originados por explosiones freáticas/freato-magmáticas), un lago volcánico-tectónico, tres embalses naturales y un embalse artificial. De la parte más profunda y de las zonas litorales de todos los lagos estudiados se recolectaron sedimentos superficiales para el análisis de ostrácodos. También se midieron in situ las variables ambientales: pH, temperatura, oxígeno disuelto, conductividad, SDT, además se recolectaron muestras de agua paralelas para análisis químico con el objetivo de describir el hábitat. Especies con una amplia distribución en el área de estudio (≥5 lagos) incluyen: Cypridopsis vidua, Darwinula stevensoni y Eucandona cf. patzcuaro. Limnocytherina axalapasco es una especie endémica y fue recolectada en tres lagos maar y en el embalse artificial. Especies raras incluyeron: Chlamydotheca arcuata?, Fabaeformiscandona acuminata?, Ilyocypris gibba?, Limnocythere friabilis?, Potamocypris smaragdina? y Potamocypris unicaudata? La riqueza de especies más alta (6 spp.) se encontró en el lago más extenso y somero, lago Metztitlán (2.6km², 5.5m de profundidad), con el tipo de agua HCO3->>SO4²->Cl--- Ca2+>Na+>Mg2+. El resto de lagos estudiados (<63m, <27km²) presentaron no más de tres especies. Por ejemplo, solamente dos especies de ostrácodos fueron recolectadas en el lago Alchichica, el cual es el más extenso, profundo y salino entre los lagos maar estudiados.

Extant freshwater ostracodes (Crustacea: Ostracoda) from Lago Petén Itzá, Guatemala

Ostracode taxonomy has been of great interest because of their possible use as indicator species in climate and ecosystem changes. In Central and South America, few studies have been carried out and this study includes a contribution to the group. Eleven ostracode species were collected in Lago Petén Itzá (~100km2), the second largest lowland lake in Guatemala, and from its inflow tributary, Río Ixlú in November 2005 and February 2008. Twenty-seven surface sediment samples were retrieved at water depths from the littoral zone to the lake’s maximum depth (>160m). Hard and soft parts of ostracodes were analyzed, and each ostracode species was described for taxonomy, size, ecology, biology and geographic distribution. Species recorded include: Candonocypris serratomarginata?, Cypretta brevisaepta?, Cypridopsis okeechobei, Cytheridella ilosvayi, Darwinula stevensoni, Heterocypris punctata, Limnocythere opesta, Physocypria globula, Pseudocandona sp., Stenocypris major and Strandesia intrepida. Most of the species have a neotropical distribution, two are distributed world-wide (D. stevensoni and S. major), and C. okeechobei and P. globula display nearctic and neotropical distributions. We present new records of C. brevisaepta?, C. serratomarginata?, S. major, and S. intrepida in Guatemala. Physocypria globula was misidentified previously in Lago Petén Itzá as Cypria petenensis, Pseudocandona sp. was misidentified as Candona sp., and C. okeechobei was identified in the past as C. vidua. Limnocythere opesta is the only endemic species of the Petén Lake District, Guatemala. The most abundant and widely distributed species in the lake are P. globula, C. okeechobei, and Pseudocandona sp. Species restricted to the littoral zones and water depths <15m are C. brevisaepta?, D. stevensoni, H. punctata, and S. intrepida. Limnocythere opesta, C. ilosvayi, C. okeechobei, and Pseudocandona sp. are distributed from the littoral zone to a depth of 40m. Species collected only in the Ixlú tributary and in a littoral zone on the west side of the lake were C. serratomarginata? and S. major. During November, live adult L. opesta and C. okeechobei were abundant, but no C. brevisaepta? or C. serratomarginata? adults were found. Adult specimens of C. ilosvayi were more abundant in February. In general, ostracodes collected were smaller than those reported in the literature. An accurate taxonomy will improve the use of ostracode fossil assemblages in long sediment cores when reconstructing past climatic and environmental changes in the northern lowland Neotropics. Rev. Biol. Trop. 58 (3): 871-895. Epub 2010 September 01.

La taxonomía de los ostrácodos ha sido de gran interés debido a su posible uso como especies indicadoras de cambios del clima y de los ecosistemas. En América Central y del Sur se han llevado a cabo pocos estudios. Once especies de ostrácodos fueron colectadas en el 2005 y 2008 en el Lago Petén Itzá (~100km²), el segundo lago más grande de Guatemala y en su afluente, el Río Ixlú. Veintisiete muestras de sedimentos superficiales fueron extraídas a diferentes profundidades desde la zona litoral hasta la profundidad máxima (160m) del lago. Partes duras y blandas de los ostracódos colectados fueron analizadas. Este estudio describe cada especie de ostrácodo con respecto a su taxonomía, tamaño, ecología, biología y distribución geográfica. Especies reportadas incluyen: Candonocypris serratomarginata?, Cypretta brevisaepta?, Cypridopsis okeechobei, Cytheridella ilosvayi, Darwinula stevensoni, Heterocypris punctata, Limnocythere opesta, Physocypria globula, Pseudocandona sp., Stenocypris major y Strandesia intrepida. La mayoría de las especies poseen una distribución neotropical, dos tienen una distribución mundial (D. stevensoni and S. major) y C. okeechobei y P. globula tienen una distribución neártica y neotropical. Presentamos un nuevo récord de C. brevisaepta?, C. serratomarginata?, S. major y S. intrepida para Guatemala. Physocypria globula fue identificada erróneamente en el Lago Petén Itzá como Cypria petenensis, Pseudocandona sp. había sido identificada como Candona sp. y C. okeechobei como C. vidua. Limnocythere opesta es una especie endémica de la región. Las especies más abundantes y de mayor distribución en el lago son P. globula, C. okeechobei y Pseudocandona sp. Especies restringidas a zonas litorales y aguas con una pronfundidad <15m son: D. stevensoni, H. punctata y S. intrepida. Limnocythere opesta y C. ilosvayi están distribuidas de la zona litoral a una profundidad de 40m. Especies recolectadas solamente en el afluente Ixlú y en la zona litoral oeste, fueron C. serratomarginata? y S. major. En general, los ostrácodos adultos identificados fueron más pequeños que los tamaños reportados en la literatura. Una correcta taxonomía mejorará el uso de las comunidades de ostrácodos fósiles de núcleos de sedimentos para la reconstrucción climática y ambiental de la región neotropical.

Eocene-Pliocene deep sea ostracodes from ODP site 744A, Southern Indian Ocean

The Eocene-Pliocene deep sea ostracodes from the ODP site 744A (Kerguelen Plateau) are herein studied under the taxonomic and paleoecologic aspects. 28 species are identified, being the genera Krithe, Cytherella and Dutoitella the most diversified. A faunal threshold was recorded in the Early Oligocene, which is tentatively explained under the knowledge of the paleoceanographical studies carried out not only in the Kerguelen Plateau but also in adjacent areas. The faunal turnover and variations in both richness and abundance possibly reflect the inception of psychrosphere and the influence of hydrological changes in the preservation of carapaces. Moreover, the influence of those changes on carbonate preservation is discussed as the cause of faunal impoverishment in the upper portion of the core.

Ostracodes do intervalo Eoceno-Plioceno do sítio 744A do ODP (Platô Kerguelen) são aqui estudados sob o aspecto taxonômico e paleoecológico. 28 espécies são identificadas, sendo os gêneros Krithe, Cytherella e Dutoitella os mais diversificados. Uma transição faunística registrada no Eoligoceno é investigada com base em estudos paleoceanográficos realizados no Platô Kerguelen e em áreas adjacentes. A transição e as variações de riqueza e abundância possivelmente refletem o estabelecimento da psicrosfera e mudanças hidrológicas associadas, na composição da fauna. Além disso, a influência destas mudanças na preservação do carbonato é discutida comopossível causa do empobrecimento da fauna na porção superior do testemunho.